Ist es wirklich möglich, 6 V DC auf über 50 kV zu "verstärken"? Oder sogar 400 kV?

Ist es wirklich möglich, 6 V DC auf über 50 kV zu „boosten“? Oder gar 400kV?

Natürlich. Ein gängiges Beispiel für etwas Ähnliches (wenn auch nicht so extrem wie Ihre Spezifikationen) ist die Verwendung von 12 V in einem Auto, um mehrere 10 kV zum Zünden der Zündkerzen zu erzeugen.

Das gleiche Konzept kann skaliert werden, um höhere Ausgangsspannungen zu erzeugen. Es wird nicht einfach sein, etwas mit diesem Aufwärtsverhältnis und dieser Ausgangsspannung selbst zu bauen, aber die Physik ist sicherlich möglich.

Eine Batterie, die einen Gleichstrommotor in einem Van-der-Graaff -Generator antreibt, kann ganz einfach eine Million Volt erzeugen: -

1. Nehmen Sie Ihre 6 Volt und führen Sie sie durch einen DC-DC-Aufwärtswandler und dann einen Wechselrichter. Sie haben jetzt wirklich Müll-Wechselstrom mit einer etwas respektableren Spannung.
2. Führen Sie Müll-Wechselstrom in eine Festkörper-Boost-Schaltung ein, beispielsweise einen Cockroft-Walton-Spannungsvervielfacher
3. Führen Sie die Hochspannung durch einen Strombegrenzungswiderstand, wenn Sie eine kontinuierliche Entnahme wünschen. Machen Sie sich keine Sorgen, wenn Sie nur einen Funken wollen.
4. Lecken Sie nicht die Betriebsanschlüsse.

Der Trick liegt darin, wie Sie es schaffen, so viele Stufen eines CW auf einem halbwegs kompakten Raum unterzubringen. Bei der Frage der Spannungsisolierung sparen Sie etwas, da sich die Ausgangsklemmen auf gegenüberliegenden Seiten der Leiter befinden.

Kannst du damit 800kV rausholen? Ich bezweifle es stark. Angenommen, Sie erhalten einen Aufwärtswandler, der Ihre Eingangsspannung um eine Größenordnung erhöht, und CW erhält 60 V ... jede Stufe der Leiter fügt die Eingangsspannung zum Ausgang hinzu, sodass 10 Stufen immer noch nur 600 V Ausgang sind. Wenn Sie Ihre Eingangsspannung erhöhen, erhöhen Sie auch den Boost pro Stufe auf Kosten der Notwendigkeit, dass alle Ihre Komponenten in der Lage sind, die erhöhte Spannung zu bewältigen.

Ich würde mir vorstellen, dass Sie mit entsprechend bewerteten Komponenten (und vielen davon) mit dieser Art von Ansatz 6 V auf 800 kV erhöhen könnten, aber Ihr Ausgangsarbeitszyklus wäre lächerlich und das Ding wäre ziemlich groß. Viel Arbeit für einen Funken. Sie würden wahrscheinlich auch einen Flyback benötigen, um den Eingang auf einen Pegel zu bringen, auf dem CW praktisch ist, und an diesem Punkt ist es am besten, wenn Sie einfach Wandwechselstrom bekommen und einen Transformator verwenden, um einen CW oder Marx auf diese Spannung zu bringen.

Was das Ding auf dem Bild betrifft ... vielleicht ein Kondensatorstapel? Seltsam gewickelter Transformator? Leidener Krug?

Ja, ganz einfach. In den 1990er Jahren gab es tragbare Fernseher, die tatsächlich Kathodenstrahlröhren hatten, wie "richtige" Wohnzimmerfernseher; Diese wurden mit ein paar AA-Batterien (dh 6 V oder dergleichen) betrieben.

CRTs benötigen ein paar kV, um Elektronen auf den Bildschirm zu beschleunigen. Ein Gerät zu bauen, das nur das tut, ist also eigentlich nicht so schwer – diese Fernseher basierten (vermutlich) einfach auf Standard-Flyback-Transformatoren.

Hier ist ein Video , das die Verwendung von tragbaren Generatoren für elektrostatische Entladung zeigt; Diese sind in batteriebetriebenen Versionen erhältlich.

Von 10–25 kV ist es zwar noch ein weiter Weg bis 0,8 MV, aber das in solchen Geräten verwendete Trafoprinzip lässt auch höhere Spannungen zu. Siehe Tesla-Spulen für eine klassische Art, solche Hochspannungsgeneratoren zu bauen.

BEARBEITEN : Wenn ich diesen Typen oben bereits befördere, hier ist eine Tesla-Spulentreiberschaltung von seiner Website :

Schaltung verzichtet auf die in den MOSFETs integrierten Flyback-Dioden.

Wie Sie sehen können, wird es mit 12 V betrieben - aber es gibt keinen besonderen Grund, warum dies auch nicht mit 6 V aus einer Batterie funktionieren könnte (obwohl Sie möglicherweise andere Transistoren verwenden müssen). Die 12 V können auch von einem separaten Aufwärtswandler aus einer beliebigen Quelle mit niedrigerer Spannung erzeugt werden. V_SUP ist typischerweise höher - dort würden Sie einen Aufwärtswandler verwenden, um zB 6 V zuerst auf 32 V umzuwandeln, um die Spule mit hoher Leistung ansteuern zu können. Grob nach der Funkenlänge geschätzt, sind das etwa 100 kV.

Ich würde empfehlen, dass Sie das Buch von Prutchis kaufen: " Exploring Quantum Physics through Hands-on Projects " und dann zu ihren Weblinks gehen:

1. diy 250-kV-Hochspannungs-Gleichstromversorgung mit ordentlichem Trick zum Umschalten der Polarität
2. diy 15 kV @ 30 mA Floating-Output AC- oder DC-Hochspannungsnetzteil
3. Originalquelle für Flyback-Treiber-Hack?
4. Hinzufügen Ihrer eigenen Primärwicklung zum Hochspannungs-Flyback-Transformator für resonantes Fahren
5. Selbstgebautes, kostengünstiges, geregeltes, variables Photomultiplier-Röhrennetzteil mit niedriger Welligkeit und hoher Spannung (2 kV).
6. Montageansicht des DIY-Hochleistungs-PMT-Hochspannungsnetzteils mit variablem Ausgang

Das Buch ist es wert. Ich habe es für weniger als 59 US-Dollar neu gekauft, als es noch nicht so bekannt war oder der Wert des US-Dollars anders war. Amazon will jetzt mehr. Aber Sie können sich umsehen und sehen, was Sie finden können. Die Anschaffung des Buches lohnt sich aber auf jeden Fall. Sehr gutes Zeug, es durchzulesen.

Und Sie werden dann in der Lage sein, sich einige vertretbare Gründe auszudenken, warum Sie so etwas wollen.

Aus meiner Hochspannungsklasse weiß ich, dass die maximale Feldstärke etwa 30 kV pro Zentimeter beträgt. Und das bei einem homogenen elektrischen Feld, zB zwischen großen Kugelleitern, wo der Leiterdurchmesser groß ist im Vergleich zum Spaltabstand.

Für 800 kV benötigen Sie also zwischen Kugelleitern mit einem Radius von beispielsweise über 1 Meter einen Luftspalt von mindestens 25 cm. Einfach nach "Hochspannungslabor" googeln und Sie werden solche Kugeln sehen. Der in einer anderen Antwort skizzierte Vandergraaf-Generator hat eine solche Kugel, und sein Durchmesser und seine Entfernung zur Erde begrenzen seine Spitzenspannung.

Wenn ich mir Ihr Bild mit dünnen Drähten anschaue, die voraussichtlich 800 kV führen, sehe ich kein homogenes Feld, und der Abstand zwischen den Leitern liegt im Millimeterbereich. Wenn Sie diese Drähte aufladen, werden Sie Funken bekommen, lange bevor Sie 30 kV erreichen. Funkenbildung nicht nur am Ende der Leiter, durch Luft, sondern auch durch die Kunststoffisolierung.

Für Illustrationen zu den Unterschieden zwischen Leiterformen suchen Sie zB hier nach Rogowski-Profil oder Elektrode

Die Frage ist also nicht, wie man eine Niederspannung in eine Hochspannung umwandelt, sondern wie man Funkenbildung verhindert.

Andys Van-de-Graaff-Generator funktioniert definitiv. Tesla-Spulen tun es auch. Google-Suche hausgemacht / Van de Graaff-Generatoren / Tesla-Spulen entwerfen. Ich bin mit Van de Graaffs nicht vertraut genug, um darüber zu sprechen, wie einfach oder kostengünstig sie herzustellen sind, aber Tesla-Spulen scheinen definitiv für jemanden machbar zu sein, der Zeit und Lust hat, etwas zu lernen.

Der einzige Teil, den Sie wahrscheinlich nicht selbst machen möchten, ist der anfängliche Step-up-Transformator. Das sind viele Wicklungen für Handaufzug. Gebrauchte Mikrowellen kosten hier in Secondhand-Läden 10-20 USD. Sie liegen normalerweise bei etwa 1500 W und 2 kV.

Dies war eine der ersten detaillierten Beschreibungen zum Bau eines großen Geräts, auf die ich gestoßen bin: http://www.rmcybernetics.com/projects/DIY_Devices/tesla-coil-srsg.htm

Er benutzte einen Transformator für Neonschilder. Es ist ein Transformator mit höherer Spannung und niedrigerem Strom. Es ist wahrscheinlich möglich, dies im Design des Resonanztransformators zu kompensieren, den er speist. Andernfalls könnten Sie Transformatoren mit nahen Nennströmen erhalten und die Sekundärwicklungen in Reihe schalten. Ich weiß nicht, wo ich Leuchtreklame-Transformatoren zuverlässig und günstig finden kann. Ich habe nur einen gefunden und das war Glück. Es war 10 kV wie seins, aber für 10% des Stroms ausgelegt.

Wie werben all die Elektroschockermarken mit bizarren Spannungen wie 1 MV?

Die Elektroschocker und Taser, die mit 1 MV werben, können möglicherweise 1 MV erreichen. Ich glaube, sie erreichen die angegebene Spannung nur im Leerlauf. Sobald Sie einen Isolator kaputt machen, wird es einfacher, den Stromfluss aufrechtzuerhalten als zuvor. Aufgrund des Innenwiderstands sinkt die Ausgangsspannung einer Spannungsquelle unter Last. Wenn also die Anschlüsse an einem Elektroschocker oder Taser durch Luft oder Fleisch bogen, fällt die Spannung aufgrund des Stromflusses ab. Sehen Sie sich den Reisebogen der Jakobsleiter an, um eine Vorführung zu sehen.

Das Prinzip, nach dem die gebräuchlichsten Geräte dafür arbeiten, ist identisch mit der Art und Weise, wie ein Hammer einen Nagel einschlagen oder einen harten Gegenstand zerbrechen kann: Die Kraft ist proportional zur Änderungsrate des Impulses. Der Schwung des Hammers wird aufgebaut, indem während der Sekunde oder so, dass der Schwung anhält, eine bescheidene Kraft ausgeübt wird. Wenn der Hammer auf den Nagel trifft, wird sein Impuls innerhalb von etwa einer Millisekunde absorbiert, sodass die auf den Nagel ausgeübte Kraft im Bereich des Tausendfachen der Kraft liegt, die zum Schwingen des Hammers aufgewendet wird.

Das elektrische Analogon von Kraft ist Spannung, von Geschwindigkeit, Strom und von Masse eine Größe namens Induktivität, in der Energie in dem Magnetfeld gespeichert ist, das durch jeden elektrischen Strom erzeugt wird. Diese Energie ist analog zur kinetischen Energie des Hammers.

Das Wickeln von Draht in eine Spule erhöht die Induktivität und das Geben der Spule mit einem ferromagnetischen Kern erhöht sie noch mehr. Wenn eine niedrige Spannung an die Spule angelegt wird, baut sich der Strom allmählich auf, typischerweise über zehn Millisekunden, bis er durch den Widerstand des Drahtes begrenzt wird. Wenn der Stromkreis jetzt unterbrochen wird, fällt der Strom in sehr kurzer Zeit auf Null ab, wodurch eine Spannung erzeugt wird, die proportional zum Strom kurz vor der Unterbrechung dividiert durch die Zeit ist, bis er auf Null abfällt. Wenn Sie den Strom sofort stoppen könnten, wäre die erzeugte Spannung theoretisch unendlich.

Genau so funktionieren herkömmliche Spulen- und Unterbrecherzündanlagen sowie früher in Physiklabors übliche Demonstrationsgeräte, die mehrere Zentimeter lange Funken erzeugen konnten.

Das gleiche Prinzip wird in den „Boost“-DC/DC-Wandlern verwendet, die die von Laptops benötigten 18 V aus den 12 V einer Autobatterie erzeugen.

Cockroft-Walton-Schaltungen, auch bekannt als Spannungsvervielfacherschaltungen, werden herkömmlicherweise verwendet, um den 100-V-Wechselstrom- oder 230-V-Wechselstrom-Versorgungseingang auf EHV / UHV-Gleichstrom, bis zu 20 MV-Gleichstrom, Wechselstrom-Gleichstrom-Versorgungsausgänge für Teilchenbeschleuniger in der Hochenergiephysik zu erhöhen. auch als Eingänge zu Impulsgeneratoren zum Testen von Hochspannungs-/Höchstspannungsisolatoren, die in Hochspannungs-Wechselstrom-/Gleichstrom-Übertragungsleitungen verwendet werden.
Die Beschreibung dieser Schaltungen kann in WIKIPEDIA oder über die GOOGLE-SUCHE nach Cockroft-Walton-Schaltungen gefunden werden.
Wenn der Eingang 6 V DC beträgt, muss dieser von einem Inverter oder einer Oszillatorschaltung in AC umgewandelt und dann von einem Aufwärtstransformator auf 110 V oder 230 V verstärkt werden. Die Verwendung einer TESLA-SPULE zur weiteren Erhöhung dieser Spannung auf höhere Spannungen zur Eingabe in die Spannungsvervielfacherschaltung ist ebenfalls eine mögliche Alternative.
Das Entwerfen einer HARDWARE dafür ist eine SEHR RISIKO-Aufgabe. Sie müssen also die Hilfe von Hochspannungsexperten einer Technischen Universität in Anspruch nehmen.